【分享】在摹拟幅员设想中重叠MOSFET-KIA MOS管

在28nm以下，由于最大器件长度限定，摹拟设想职员常常要对多个利害度的MOSFET串连来建立长沟道的器件。这些串连毗连的器件凡是被称为重叠MOSFET或重叠器件。

比方，将三个1μm的MOSFET串连重叠，可建立一个沟道长度为3μm的有用器件(图1)。

图1：将三个MOSFET串连重叠，可供给3μm的沟道长度。

重叠MOSFET在古代摹拟设想中很是罕见，但并不是不题目。其首要题目是电容增添和面积更大。电容增添很大水平上是由于器件四周的互连增添。总栅极面积和总栅极电容与非重叠等效电路类似，但在互连线上有额定的寄生电容。与单个长沟道器件比拟，重叠器件的物理分手增添了总设想面积。

当在电路中利用重叠MOSFET时，幅员品质变得比泛泛更主要。不良的幅员设想会较着增添寄生电容和设想面积，并能够使电路没法知足希冀的机能特征。

幅员设想工程师必须很是谨慎地设想这些器件的幅员。大大都处置于这些较小工艺节点的设想职员都履历过幅员前仿真和幅员后仿真很是差别的环境。凡是，这归因于重叠器件上所存在的互连寄生效应。

上面来看看几种完成重叠MOSFET高品质幅员的体例。图2中的子电路显现了将四个NMOS MOSFET重叠在一路而建立一个长沟道器件。

图2：将四个MOSFET重叠，可建立一个长沟道电路。

在这个电路中能够看到，一切的栅极引脚都是彼此毗连的(一切四个全体毗连也是如斯)，也能够看到，一切的MOSFET都是经由过程将一个器件的漏极与下一个器件的源极串连起来而毗连在一路。

在这类环境下，由于每一个器件都是简略的单指MOSFET，是以能够利用简略的分散分派幅员形式来设想这类规划的幅员。

图3：将左边的简略重叠环境与右边的等效长沟道器件停止比拟。

简略重叠环境的幅员如图3左边所示，能够看到它几近不额定的互连，由于等效的长沟道器件(右边)也须要一个多晶硅触点。在这类环境下，面积倒霉较着，但这是不可防止的，并且由多晶硅最小间距法则所决议。

这类体例的另外一个题目是，很是长的有用器件能够致使很是长的分散分派链路。可是，能够将长链折叠成多行，如图4所示。可是，其价格是这增添了额定的互连，并进一步增添了重叠器件的电容。

图4：能够将长链折叠成多行。

图5中的电路显现了电路设想职员想要在电路中利用两指MOSFET来完成更好婚配的环境。

图5：能够在电路中利用两指MOSFET完成更好的婚配。

两指器件不能经由过程分散分派毗连，是以必须利用差别的规划和布线体例。为了完成松散的幅员，器件是按列来毗连的，而不是后面示例中所示的按行形式。

图6：按列停止毗连(左边)；这类按列形式的规划机制如右边所示。

在图6中，左图显现了毗连形式，也行将一个器件的漏极与下一个器件的源极垂直相连。如图所示，毗连是按列的体例停止的，瓜代器件的差别参数在MOSFET的漏极中间变体和源极中间变体之间停止互换。互换的触点使列中的器件之间能够停止直线布线，从而便可防止曲折和额定的过孔。

在右边能够看到这个按列形式的布线形式。有额定的互连，但与凡是的打仗加强所需的互连比拟并不会较着增加。

电路设想职员也能够为重叠的器件指定m因子。重叠m因子拓扑使电路设想职员可利用多个小型MOSFET构建具备长、宽沟道的器件。图7显现了m因子为4的单指重叠器件。

图7：具备m因子拓扑的单指重叠器件。

在图7的幅员中能够看到，这类形式中包罗了后面按行形式的四个正本，如许一来便可确保器件之间额定布线的数目起码。

本文中展现了一些可用于重叠MOSFET的根基形式。在上述一切例子中，器件的规划和布线是完成高品质幅员设想的关头。

Pulsic的Animate Preview东西中的手艺将规划和布线连系在一次操纵中。这使Animate Preview能够为重叠器件完成上述最好幅员设想形式。每一个器件的精确地位、标的目的和参数化都必须颠末优化能力取得希冀的成果。

同时，该东西还必须斟酌流经每一个器件的电流，从而最大限制地下降互连的庞杂性和长度。摹拟幅员设想老是须要细心均衡多个合作优先事变，不一种行事体例能在一切环境下都有用。

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